核电厂火灾响应及演练能力评价

孙宝承 方华松 张晓晨 张锦飞

摘要：为了以量化方式对核电厂火灾响应与演练能力进行科学有效评价，基于层次分析法与模糊数学相结合的方法，构建了核电厂火灾响应与演练能力评价体系的模糊综合评价模型。通过邀请18位专家对评价指标进行标度法打分，建立各级评价指标的判断矩阵。采用层次分析法对打分结果进行分析并进行一致性检验，得到各项因素的权重值。在此基础上，结合模糊数学的方法建立该体系的模糊综合评价模型。通过对某核电厂模拟发生火灾后启动消防演练的情况进行评价，得到了演练的评价结果，该定量化的评价结果有助于核电厂今后消防应急演练工作的指导与提升，具有重要的现实指导意义。

关键词：核电厂;火灾响应;应急演练;层次分析法;模糊综合评价

中图分类号：TM623       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2022）05-0022-05

1  研究背景

核电作为一种能有效缓解能源危机，应对气候变化的新型能源，已在世界各国得到广泛推广与应用。据统计，目前建造并运营核电站的国家数量已超过30个，核电占全世界电量总产值的15%。目前，我国正积极布局调整能源构造，着力提升核电在能源产业中的地位，大力发展核电产业[1-3]。

安全是核电发展的基础，火灾是影响核电厂安全的最重要威胁之一。核电厂火灾与核事故在一定条件下，特别是在严重事故条件下，可能发生相互派生或转化，核电厂消防安全应引起足够重视[4-7]。1975年美国布朗斯费瑞核电厂火灾事故、1986年切尔诺贝利核电厂事故、2011年日本福岛核电站泄漏等事故均造成了严重的经济损失与环境污染，加剧了民众对核電站事故的恐慌心理，产生了恶劣的社会影响[8]。

为有效遏制核电站火灾事故的发生，核电厂作为大型核设施单位，建有四级消防应急响应机制，各级应急响应力量具备良好的组织、训练和装备，并采取有效措施确保各级消防应急响应的有效性。此外，核电厂建有自己的专职消防队，主要负责厂区日常消防安全检查与管理，制定消防应急预案并定期进行演练，及时处置厂区发生的初期火灾等工作[9-10]。

核电厂火灾响应及演练能力是核电厂专职消防队与其他救援人员利用各类消防设施资源，按既定的消防行动卡和火灾应急预案对整个核电厂厂区内发生的火灾进行火灾扑救、人员疏散和物资撤离的能力。本文采用层次分析（AHP）与模糊综合评价相结合的方法，构建核电厂火灾响应及演练能力评价体系，旨在以量化的方式对核电厂消防应急演练效果进行科学评价，为今后核电厂消防应急演练提供切实可行的建议[11-12]。

2  核电厂火灾响应及演练能力评价体系的构建

2.1  评价指标体系的建立

评价核电厂火灾响应及演练能力是一个全面、系统的工作，通过对核电厂各项资料进行调研分析，将核电厂火灾应急响应及演练能力作为总体目标，确定影响核电厂火灾响应及演练能力的各项因素，并按照三个层次建立应急能力评估体系框架。本评价体系共4个一级指标、15个二级指标、45个三级指标，如图1所示。

2.2  层次分析法确定评价指标权重

本文采用层次分析法确定各评价指标的权重。根据消防专家评判，采用两两比较的方法构造判断矩阵，对处在同一层次的影响因素进行判断，并按照1～9的比例标度进行赋值，数字的含义及其重要程度如表1所示[13]。

对于阶数不超过2的判断矩阵，一般不需要进行一致性检验。但在实际应用中，人为的主观判断往往容易出现较大偏差，需要进行一致性检验。若一致性检验未通过，则说明判断矩阵中出现了相互矛盾之处，必须对标度值进行相应调整，直至通过一致性检验。只有通过检验，才能说明判断矩阵在逻辑上是合理的，才能继续对结果进行分析。

本文研究人员针对性邀请了18位专家（含核电方面专家7人、消防救援机构专家5人、消防领域学者6人）对核电厂火灾响应及演练能力评价指标进行1～9标度法打分，建立各级评价指标的判断矩阵。采用层次分析法对打分结果进行梳理分析并针对数据进行一致性检验。对于核电厂火灾响应及演练能力评估体系中的四个一级指标，其权重值计算结果如表2所示。

根据计算结果，一级指标的组合一致性比例CR为0.0587，小于0.1，满足一致性检验要求，该矩阵的一致性是可以接受的。此外，从上述结果可看出，一级指标中，权重计算结果最大为灭火救援（B4），权重占比为0.4左右。鉴于本次评价的主要目标是评价核电厂发生火灾的处置能力，火灾现场的灭火救援行动成功与否起到关键作用。

根据上述计算方法，可对该评价体系的第二级、第三级评价指标分别构造判断矩阵，并进行权重计算和一致性检验。最后将通过一致性检验的权重进行综合，得到了最后的权重系数，如表3所示。

对数据进行统计分析可知，该体系二级指标的组合一致性比例CR为0.0465，小于0.1，该矩阵的一致性是可以接受的。

2.3  采用模糊综合评价法进行评价

由于本文所构建的核电厂火灾响应及演练能力评价指标体系中，大部分指标属于定性指标，对指标的评价具有一定的模糊性，难以用传统的数学模型加以描述。因此，本文采用模糊综合评价方法对核电厂火灾响应及演练能力进行综合评价。

2.3.1  建立评价集

评价集就是评判者对评判系统可能产生的各种结果划分等级所组成的集合。本文针对核电厂火灾响应及演练能力评价体系，建立四个评价等级，即优秀、良好、一般、差，各等级详细说明见表4。

2.3.2  建立评价因素的权重集

各因素对评价系统的影响是不一样的，为反映各因素的重要性，按其在评价系统中的相对重要度，对各个因素赋予一个相应的权重。在进行模糊综合评价时，权重对最终的评价结果会产生较大影响，本文主要采用层次分析法来确定评价指标的权重[14]。

2.3.3  合成模糊综合评价结果向量

通过邀请核电消防安全领域专家对各指标安全状况进行评价，统计得到评价矩阵：

将核电厂火灾响应及演练能力评价体系权重集A与模糊评判矩阵R按照加权平均型算子处理得到B。即：

按照加权平均法计算总得分Z，取每评语级别的中间值，即“差”取值30，“一般”取值70，“良好”取值85，“优秀”取值95，分数与对应权重相乘之后得到最终的评分，以此来判断评估对象的应急响应水平。

3  某核电厂火灾响应及演练能力评价体系的应用

3.1  某核电厂概况

某核电基地总面积为11km2，包含3个核电厂，基地工作人员近1.5万人。某核电运营管理有限公司负责该核电基地三个核电厂共六台百万千瓦级核电机组的运营。

该核电基地配有专职消防队，其主体结构按特勤消防站规模建设，其他配置参照普通一级消防站。专职消防队队员共53人，其中5人为运营公司管理人员，48人为项目外包方消防员。专职消防队战备执勤方式为24h昼夜执勤，每日最低执勤人数为29人，其中1名执勤队长、28名执勤消防员。每日执勤车辆含1辆器材车、3辆主站消防车和1辆高喷消防车。消防站位于三个核电厂之间，能快速到达任一核电厂，本次评估对象距消防站行车距离约为2.8km。

本文结合评估对象核电厂提供的基础资料，以及模拟该核电厂一期电厂主变发生火灾后，启动四级消防演练的记录资料，采用本文构建的火灾响应及演练能力模糊综合评价体系进行评估。

3.2  模糊综合评价

3.2.1  消防队备勤评价

本文研究人员邀请3位核电消防安全领域专家对本次消防演练情况进行评价。各位专家根据演练情况对核电厂火灾响应及演练能力模糊综合评价的各项指标进行打分。其中，评价体系中一级指标消防队备勤的单因素统计结果如表5。

根据上述单因素指标结果，统计得到消防队备勤的模糊评判矩阵如下：

根据本文2.2节的计算结果，消防队备勤三级指标的权重集为：

加权平均运算得到消防队备勤的模糊评价集为：

3.2.2  核电厂火灾响应及演练能力综合评价

采用上述方法，可对核电厂火灾响应及演练能力模糊综合评价体系中的其他三个一级指标（火灾应急预案、火灾应急响应、灭火救援）进行统计计算，得到评价集。按照从低到高的方式逐级评价，最终可得到模糊综合整体评价结果如表6。

4  结论与建议

本文以构建核电厂火灾响应及演练能力评价体系为目标，利用层次分析法确定评价体系中各项因素的权重值，结合模糊数学的方法建立了评价体系的模糊综合评价模型。根据权重值结果可看出，一级指标中，灭火救援行动的权重值最高，这表明在火灾现场中，灭火救援行动是否成功是核心影响因素。二级指标中，权重值较高的项主要包括消防救援装备、医疗救护与人员疏散、火灾处置、队伍组织机构、火场指挥等因素。其中，消防救援装备、队伍组织机构是灭火救援的基础，起着举足轻重的作用。医疗救护与人员疏散、火灾处置则体现了救人第一的基本原则。

通过采用本文构建的评价体系，对某核电厂模拟主变发生火灾后，启动四级消防演练的情况进行评价，得到该核电厂此次演练的火灾响应及演练能力评价结果，即优秀的隶属度最高，为0.8094。这表明，此次演练较为优秀的完成了既定目标，基本达到预期效果，但仍有需要改进和提升的地方。该定量化的评价方法科学、客观地为该核电厂今后的消防应急演练工作提供了更为细致的参考建议，具有更现实的指导意义。

参考文献：

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Evaluation of fire response and exercise

capabilities for nuclear power plants

Sun Baocheng ， Fang Huasong ， Zhang Xiaochen ， Zhang Jinfei

（Suzhou Nuclear Power Research Institute，Jiangsu  Suzhou  215004）

Abstract：In order to evaluate the fire response and drill capability of nuclear power plants in a quantitative way scientifically and effectively， the article constructs a fuzzy comprehensive evaluation model of fire response and drill capability evaluation system of nuclear power plants based on the combination of hierarchical analysis and fuzzy mathematics. By inviting 18 experts to score the evaluation indexes by the scaling method， the judgment matrix of evaluation indexes at all levels was established. Hierarchical analysis was used to analyze the scoring results and conduct consistency test to obtain the weight values of each factor. On this basis， the fuzzy comprehensive evaluation model of the system is established by combining the methods of fuzzy mathematics. The article obtained the evaluation results of the exercise by evaluating the fire drill initiated after a simulated fire in a nuclear power plant. The quantitative evaluation results are helpful for guiding and improving the future fire emergency drills in nuclear power plants， and have important practical guidance significance.

Keywords：nuclear power plant; fire response; emergency drill; hierarchical analysis method; fuzzy comprehensive evaluation